(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する鉄筋腐食因子の浸透深さを検出または予測するために鉄筋コンクリート構造物中に埋設される腐食センサであって、
前記鉄筋腐食因子により腐食して切断するセンサ鉄線と、センサ鉄線の切断を検出する切断検出回路と、センサ鉄線を周面に装着する筒状または棒状のセンサ支持体とを備え、
前記センサ支持体には、その軸線を横向きにした埋設姿勢で下方に向く下半部の周面に、ブリーディング水を上方に誘導する誘導斜面が形成されており、
前記センサ鉄線は、その両端部が前記センサ支持体に埋設され、その中間部がセンサ支持体の誘導斜面より上方の周面に露出していることを特徴とする腐食センサ。
【請求項２】
前記センサ支持体の一端面には基準端面が設定されており、センサ支持体の前記誘導斜面より上方の周面には、基準端面からの距離が異なる複数のセンサ装着溝が形成されていて、各センサ装着溝内に前記センサ鉄線の中間部がそれぞれ巻装されていることを特徴とする請求項１に記載の腐食センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の劣化状況を継続的に監視するためのセンサに関し、詳しくは、鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子の浸透深さを検出または予測可能な腐食センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物の劣化状況を継続的に監視する方法として、特許文献１に記載の方法が従来一般に知られている。この方法は、「コンクリート中鋼材の腐食状況の予測方法」と題された方法であり、コンクリート構造物中の鋼材と同様材質からなる細線をコンクリート構造物中に埋設し、この細線が腐食により切断する時を測定することを特徴としている。
【０００３】
この特許文献１に記載の方法は、具体的には、コンクリート構造物中に埋設した細線の両端の電位差を測定し、その電位差が生じた時を細線が腐食により切断した時として検出するものであり、切断した細線の位置まで鉄筋腐食因子が浸透したものとして鉄筋コンクリート構造物の劣化予測を可能にする。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載のような方法に使用可能な「腐食センサ」として、本件出願人は、図８に示すような腐食センサを開発した。この腐食センサは、一端面を基準端面Ａ０とする肉厚の円筒状に形成されたセンサ支持体Ａと、このセンサ支持体Ａの内周に嵌合してセンサ支持体Ａの他端面から突出する電線保護管Ｂと、この電線保護管Ｂ内に電線として挿通される絶縁被覆多心ケーブＣとを備えたものである。
【０００５】
センサ支持体Ａの外周には、基準端面Ａ０からの距離が異なる４つのセンサ装着溝Ａ１〜Ａ４が環状に形成されており、各センサ装着溝Ａ１〜Ａ４にはセンサ鉄線Ｄ１〜Ｄ４が装着されている。センサ鉄線Ｄ１〜Ｄ４は、鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子により腐食して切断する細線を構成するものであり、各センサ鉄線Ｄ１〜Ｄ４の両端部は、図示しない経路を通して電線保護管Ｂ内に引き込まれている。そして、これらのセンサ鉄線Ｄ１〜Ｄ４の両端部は、絶縁被覆多心ケーブＣ内の電線を介して図示しない電圧計に接続されており、それぞれ両端部の電位差が測定可能になるように回路構成されている。
【０００６】
図８に示した腐食センサは、図９に示すように、センサ支持体Ａの基準端面Ａ０が鉄筋コンクリート構造物Ｓの例えば側面Ｓ１と同一面をなすようにして鉄筋コンクリート構造物Ｓ中に埋設される。この腐食センサでは、鉄筋コンクリート構造物Ｓの側面Ｓ１から浸透した塩分などの鉄筋腐食因子によりセンサ鉄線Ｄ１が腐食して切断すると、図示しない電圧計がセンサ鉄線Ｄ１の両端部の電位差を検出することで、切断したセンサ鉄線Ｄ１の位置まで鉄筋腐食因子が浸透したものとして鉄筋コンクリート構造物の劣化予測を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３２０５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図９に示すような横向き姿勢で鉄筋コンクリート構造物Ｓ中に埋設された腐食センサにおいては、鉄筋コンクリート構造物Ｓに対する塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子の浸透が無い状態であるにも拘わらず、センサ鉄線Ｄ１〜Ｄ４が早期に切断してしまうというトラブルが発生した。
【０００９】
このようなトラブルについて、本願発明の発明者等は、幾多の実験を繰り返して鋭意研究した結果、その原因を究明した。すなわち、鉄筋コンクリート構造物Ｓが打設後のフレッシュコンクリート状態にあるとき、骨材などの沈降によって練り混ぜ水が遊離上昇するブリーディング現象が発生するが、このブリーディング現象によるブリーディング水が図１０の点線矢印のようにセンサ支持体Ａの下面に向かって上昇すると、そのブリーディング水の一部が例えばセンサ装着溝Ａ１の下部に滞留し、その滞留によるコンクリート欠陥部から腐食因子が侵入してセンサ鉄線Ｄ１が腐食することを究明した。
【００１０】
本発明は、このような発明者等の研究成果に基づいて完成されたものであり、ブリーディング水の滞留によるコンクリート欠陥部に起因するセンサ鉄線の切断事故を未然に防止することができる腐食センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するため、本発明に係る腐食センサは、鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する鉄筋腐食因子の浸透深さを検出または予測するために鉄筋コンクリート構造物中に埋設される腐食センサであって、鉄筋腐食因子により腐食して切断するセンサ鉄線と、センサ鉄線の切断を検出する切断検出回路と、センサ鉄線を周面に装着する筒状または棒状のセンサ支持体とを備え、センサ支持体には、その軸線を横向きにした埋設姿勢で下方に向く下半部の周面に、ブリーディング水を上方に誘導する誘導斜面が形成されており、センサ鉄線は、その両端部がセンサ支持体に埋設され、その中間部がセンサ支持体の誘導斜面より上方の周面に露出していることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る腐食センサは、センサ支持体の下半部の周面に形成された誘導斜面が下方に向き、その誘導斜面より上方の周面にセンサ鉄線の中間部が露出する横置き姿勢で鉄筋コンクリート構造物中に埋設される。この埋設姿勢においては、鉄筋コンクリート構造物のブリーディング現象によりブリーディング水が上昇する際、センサ支持体の下半部に向かって上昇するブリーディング水は、センサ鉄線が露出していない誘導斜面に沿って上方に誘導される。その結果、センサ支持体の周面に露出するセンサ鉄線がブリーディング水の滞留により腐食して早期に切断する事故が未然に防止される。
【００１３】
本発明の腐食センサにおいて、センサ支持体の一端面には基準端面が設定されており、センサ支持体の誘導斜面より上方の周面には、基準端面からの距離が異なる複数のセンサ装着溝が形成されていて、各センサ装着溝内にセンサ鉄線の中間部がそれぞれ巻装されているのが好ましい。この場合、切断検出回路により切断が検出されたセンサ鉄線の位置に応じて、鉄筋腐食因子の浸透深さが的確に検出される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る腐食センサは、センサ支持体の下半部の周面に形成された誘導斜面が下方に向き、その誘導斜面より上方の周面にセンサ鉄線の中間部が露出する横置き姿勢で鉄筋コンクリート構造物中に埋設される。この埋設姿勢において、鉄筋コンクリート構造物のブリーディング現象によりセンサ支持体の下半部に向かって上昇するブリーディング水は、センサ鉄線が露出していない誘導斜面に沿って上方に誘導される。従って、本発明の腐食センサによれば、センサ支持体の周面に露出するセンサ鉄線がブリーディング水の滞留により腐食して早期に切断する事故を未然に防止することができる。
【００１５】
本発明の腐食センサにおいて、センサ支持体の一端面に基準端面が設定されており、センサ支持体の周面には、基準端面からの距離が異なる複数のセンサ装着溝が環状に形成されていて、各センサ装着溝にそれぞれセンサ鉄線が装着されている場合、切断検出回路により切断が検出されたセンサ鉄線の位置に応じて、鉄筋腐食因子の浸透深さを的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る腐食センサの斜視図である。
【図２】図１に示した腐食センサの側面図である。
【図３】一実施形態に係る腐食センサを構成する切断検出回路を鉄筋コンクリート構造物中に示す回路図である。
【図４】一実施形態に係る腐食センサの鉄筋コンクリート構造物中への埋設姿勢を示す側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】センサ支持体の縦断面形状の変形例を示す図５に対応した断面図である。
【図７】他の実施形態に係る腐食センサの図４に対応した側面図である。
【図８】先行開発例に係る腐食センサの斜視図である。
【図９】図８に示した先行開発例に係る腐食センサの鉄筋コンクリート構造物中への埋設姿勢を示す側面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る腐食センサの実施の形態を説明する。一実施形態に係る腐食センサは、鉄筋コンクリート構造物の劣化状況を継続的に監視することを目的として鉄筋コンクリート構造物中に埋設される腐食センサであり、鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子の浸透深さを検出または予測するために使用される。
【００１８】
図１および図２に示すように、一実施形態の腐食センサは、一端面を基準端面１Ａとする肉厚の筒状に形成されたセンサ支持体１と、このセンサ支持体１の嵌合孔１Ｂに嵌合してセンサ支持体１の他端面から突出するステンレスパイプからなる電線保護管２と、この電線保護管２内に電線として挿通される絶縁被覆多心ケーブ３とを備えている。
【００１９】
センサ支持体１は、例えば早強性モルタルを材料として、異形断面の肉厚の筒状に形成されている。すなわち、センサ支持体１は、その軸線を横向きにした状態で、上半部の周面が半円より大きい円弧状断面をなし、下半部の周面がＶ字状断面をなす異形断面に形成されており、その下半部の周面には相互に概略９０度の角度をなす誘導斜面１Ｃ，１Ｃが形成されている。
【００２０】
異形断面のセンサ支持体１は、長さが約６０ｍｍ、横幅が約５０ｍｍであって、誘導斜面１Ｃ，１Ｃより上方の周面には、基準端面１Ａからの距離が異なる複数のセンサ装着溝１Ｄ〜１Ｇが半円状に形成されている。各センサ装着溝１Ｄ〜１Ｇは、幅が３ｍｍ、深さが１．５ｍｍ程度に設定されており、基準端面１Ａから各センサ装着溝１Ｄ〜１Ｇの中心までの距離は、５ｍｍ、１５ｍｍ、３０ｍｍ、４５ｍｍに設定されている。
【００２１】
センサ支持体１の上半部の周面に形成された各センサ装着溝１Ｄ〜１Ｇ内には、それぞれセンサ鉄線４Ａ〜４Ｄの中間部が巻装されて露出している。各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄは、鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子により腐食して切断する直径０．１ｍｍ程度の鉄線であり、その純度は例えば９９．５％である。
【００２２】
センサ支持体１は、図１にＡ-Ａ線で示す分割面より上方の部分が先に成形された後、分割面より下方の部分が上方の部分に一体に成形される。その際、センサ支持体１の分割面より上方の周面に形成された各センサ装着溝１Ｄ〜１Ｇ内にセンサ鉄線４Ａ〜４Ｄの中間部がそれぞれ巻装されるのである。
【００２３】
ここで、各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄは、その切断状態が両端部の電位差としてそれぞれ個別に検出可能なように、図３に示す切断検出回路により電圧計５に接続されている。すなわち、各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄの一端部は、共通リード線３Ａを介して電圧計５の一方の端子に接続され、各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄの他端部は、個別リード線３Ｂ〜３Ｅの他端部に接続された可動切替接点６を介して電圧計５の他方の端子に接続されている。
【００２４】
以上のように構成された一実施形態の腐食センサは、鉄筋コンクリート構造物の表面から浸透する塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子の浸透深さを検出または予測して鉄筋コンクリート構造物の劣化状況を継続的に監視するため、図４および図５に示すような横置き姿勢で鉄筋コンクリート構造物Ｓ中に埋設される。
【００２５】
すなわち、一実施形態の腐食センサは、センサ支持体１の軸線を横向きにし、センサ支持体１の下半部の周面に形成された誘導斜面１Ｃ，１Ｃが下方に向き、誘導斜面１Ｃ，１Ｃより上方の周面にセンサ鉄線４Ａ〜４Ｄの中間部が露出する横置き姿勢で鉄筋コンクリート構造物Ｓ中に埋設される。
【００２６】
その際、一実施形態の腐食センサは、図示しないＵボルトやアングルなどの固定部材により電線保護管２が図示しない鉄筋に固定され、この状態でセンサ支持体１の基準端面１Ａが図示しない型枠の内面に突き当たることにより、センサ支持体１の基準端面１Ａが鉄筋コンクリート構造物Ｓの表面Ｓ１と同一面をなすように埋設される。
【００２７】
このような埋設姿勢においては、鉄筋コンクリート構造物Ｓのブリーディング現象によりブリーディング水が上昇する際、図５の点線矢印のようにセンサ支持体１の下半部に向かって上昇するブリーディング水は、センサ鉄線４Ａ〜４Ｄが露出していないセンサ支持体１の誘導斜面１Ｃ，１Ｃに沿って上方に誘導される。
【００２８】
その結果、センサ支持体１の周面に露出する各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄの中間部がブリーディング水の滞留により腐食して不用意に切断する事故が未然に防止される。すなわち、一実施形態の腐食センサによれば、センサ支持体１の周面に露出する各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄがブリーディング水の滞留により腐食して早期に切断する事故を未然に防止することができる。
【００２９】
従って、一実施形態の腐食センサによれば、鉄筋コンクリート構造物Ｓの側面Ｓ１から浸透した塩分や炭酸ガスなどの鉄筋腐食因子がセンサ鉄線４Ａ〜４Ｄ付近に到達してこれらが腐食したときにのみ、センサ鉄線４Ａ〜４Ｄが切断するのであり、これらの切断状態を切断検出回路の電圧計５が電位差として確実に検出することにより、鉄筋腐食因子の浸透深さを確実に検出することができる。また、センサ鉄線４Ａ〜４Ｄの切断に伴う鉄筋腐食因子の浸透速度を演算することにより、鉄筋コンクリート構造物Ｓの劣化状況を予測し、監視することができる。
【００３０】
本発明に係る腐食センサは、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、センサ支持体１の縦断面形状は、図６に示すような、いわゆるカム形の縦断面形状としてもよい。すなわち、上半部の周面が半円状断面をなし、下半部の周面が縦長の円弧状断面をなすカム形の縦断面形状としてもよい。
【００３１】
この場合にも、図６の点線矢印のように、センサ支持体１の下半部に向かって上昇するブリーディング水は、その縦長の半楕円状断面をなす周面を誘導斜面として円滑に上方に誘導されるため、センサ支持体１の周面に露出する各センサ鉄線４Ａ〜４Ｄがブリーディング水の滞留により形成された欠陥部からの腐食因子浸透によって早期に腐食する事故を未然に防止することができる。
【００３２】
また、本発明の腐食センサにおいて、センサ支持体１の材質は、早強性モルタルに限定されるものではなく、コンクリートとの付着性に優れる適宜の合成樹脂に変更することもできる。
【００３３】
さらに、本発明に係る腐食センサは、新規に打設される鉄筋コンクリート構造物だけでなく、表面が補修される既存の鉄筋コンクリート構造物にも適用することができる。図７に示す腐食センサは、その一例を示すものであり、センサ支持体１の基準端面１Ａと反対側の他端面には、長さ調整機構を有するホールインアンカー７が突設され、センサ支持体１の基準端面１Ａから絶縁被覆多心ケーブ３が導出されている。
【００３４】
この腐食センサは、既存の鉄筋コンクリート構造物Ｓに穿孔されたドリル孔Ｈにホールインアンカー７を打ち込んで固定し、その長さを調整することで、センサ支持体１の基準端面１Ａが既存の鉄筋コンクリート構造物Ｓの補修面Ｓ２と一致するように支持される。
【符号の説明】
【００３５】
１  ：センサ支持体
１Ａ：基準端面
１Ｂ：嵌合孔
１Ｃ：誘導斜面
１Ｄ：センサ装着溝
１Ｅ：センサ装着溝
１Ｆ：センサ装着溝
１Ｇ：センサ装着溝
２  ：電線保護管
３  ：絶縁被覆多心ケーブ
３Ａ：共通リード線
３Ｂ：個別リード線
３Ｃ：個別リード線
３Ｄ：個別リード線
３Ｅ：個別リード線
４Ａ：センサ鉄線
４Ｂ：センサ鉄線
４Ｃ：センサ鉄線
４Ｄ：センサ鉄線
５  ：電圧計
６  ：可動切替接点
【図１】
0005221632.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005221632.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005221632.tif 000008
【図８】
0005221632.tif 000009
【図９】
0005221632.tif 000010
【図１０】
0005221632.tif 000011